국내 연구진이 근적외선을 쬐면 원래 모양으로 돌아가는 형상기억 복합소재를 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST) 구조용복합소재연구센터 정용채 센터장 연구팀과 광주과학기술원(GIST) 이재석 교수 연구팀이 공동연구를 통해 근적외선을 비추면 10초 내에 스스로 형상이 복원되는 형상기억 복합소재를 개발했다고 15일 밝혔다.

형상기억특성은 열이나 외부 자극을 받았을 때, 기억하고 있는 모양으로 돌아가는 특성이다. 보통 특정 온도에 도달하면 모양이 바뀌는데, 그동안 외부에서 열을 가하는 데 많은 어려움이 있었다. KIST 연구진은 간단하게 근적외선을 비추면 형상기억소재가 스스로 열을 내 바뀔 수 있는 소재를 개발해 주목받고 있다.

KIST 연구진이 개발한 형상기억 복합소재는 근적외선을 활용하면 광열효과를 발현하며 작동한다. 광열효과는 물질에 빛에너지를 비추면 물질 성질과 특성에 따라 빛에너지를 흡수해 다시 열에너지로 방출하는 물리 현상이다. 이때 효과적인 광열효과를 내려면 빛 흡수 효율을 높이면서 에너지 손실을 줄이는 나노 충전물을 선택해야 한다. 또 고분자 매트릭스와 경계면 특성도 함께 고려해 조절해야 한다.

KIST 연구진은 이를 고려해 형상기억특성을 갖는 폴리우레탄 소재에 근적외선 광열효과를 적용했다. 탄소나노튜브에 이종원소인 붕소를 함유시키고, 형상기억특성을 갖는 폴리우레탄을 합성해 복합화했다. 그 결과 원격으로 근적외선을 제어할 수 있는 자가발열 형상기억 복합소재를 개발했다.

KIST 연구진이 개발한 소재는 성형방법에 따라서 전자기기나 제품 등에 발열 코팅재, 자동차 차체나 비행기 날개 등으로 활용될 전망이다. 또 발열 기능을 활용하면 극지방이나 온도가 낮은 추운 지역에서 제설이나 제빙소재로도 활용될 수 있다.

KIST 정용채 센터장은 “기존 탄소나노튜브 기반의 복합소재와 비교해 소재 물성과 응용범위를 넓힌 복합소재를 활용한 데 의의가 있다”며 “안정적인 물성확보를 위해서 향후 구조를 자세히 검토할 것”이라고 밝혔다.

이 연구 결과는 재료과학과 복합소재 대표 저널인 ‘합성부문 B:엔지니어링(Composite Part B: Engineering)’ 최신호에 게재됐다.

 박응서 테크엠 기자  gopoong@techm.kr